化学工程与工艺中的自动化发展趋势

赵波(龙佰禄丰钛业有限公司，云南 楚雄 651200)

0 引言

化工生产过程，就是将原料加工成各种不同的物质，再将其转化为能源，从而达到资源环保高效利用的最好效果[1]。化学工程和工艺已经被研究很长一段时间了，在此基础上，可以通过化学工程的理论研究和实践，开发和生产出不同的产品，有很多产业都与化工有关，比如：石油、生物、材料、冶炼等。化学工程关系到国家的经济发展，而化学工艺又与其他高技术领域有着密切的联系，对科学技术和社会的发展起着举足轻重的作用。当前化工行业的发展趋势是自动化、高效化、精细化。总之，化学工程所涉及的专业领域十分广泛，因而必须加强对其发展的研究。

1 化学工程学科的发展特点和趋势

化学工程是一种以研究化学为代表的学科，有很强的工业背景，应用领域也非常广泛，食品加工业、印刷业、冶炼业、医药生产和材料化工等产业都是以化工和化学工艺为基础的。化学工程与工艺专业的学生主要是学习化学和与化学工艺相关的知识，而要想在这个领域作出更大的贡献，就需要建立一个专门的科研基地，建立符合学科特色、有利于培养高层次人才的创新体系。

化学工程与工艺技术是一门具有鲜明工业特征的专业，涵盖了原来的各类化工相关专业[2]。目前，环境保护已成为一种普遍的生活方式和态度，在此基础上，对化工过程进行深入的研究，可以达到绿色节能的目的。随着化学工程学和化工技术的发展，人类在减少环境污染和节能的同时，也得到了很多的好处，所以很多人都想要做一些与节能相关的化工技术研究。许多大的跨国公司都会组建一个专门的团队，进行化工生产的绿色和环保研究。科学技术是人类社会发展的基础，而科学技术的发展不能以环境为代价，这就需要绿色的环境观念贯穿于科学研究中[3]。在科学技术发展的进程中，化学工程与工艺技术必将占有举足轻重的地位，所以应积极转变战略，加强化学工程和工艺自动化的研究。

2 化学工程与工艺自动化的发展现状

化学工程与工艺是一门新兴的产业，它的应用领域十分广阔，发展前景同样十分广阔，对我国的经济发展具有重要的推动作用。但随着时代的发展，化学工程与工艺在发展过程中出现了许多问题，目前我国化学工程与工艺自动化技术的发展还不够成熟，在实践中还存在着一定的不足。随着大数据时代的到来，许多行业都得到了发展，化学工程与工艺技术也得到了较好的发展机会，但是市场的竞争却日益加剧[4]。在这样的大环境下，企业要在激烈的市场竞争中站稳脚跟，就必须不断提高技术，把现代化、网络化、创新化和绿色化作为自己的发展方向，不断提高自己的竞争力，不断增强自己的实力，在完善自身技术的同时积极寻找更多的发展机遇。另外，随着化学工程与工艺自动化的发展，化工行业必须积极发展自己的相关领域，以达到自己的发展目标，并促进相关产业的发展。在大数据时代，化学工程与工艺自动化在发展过程中也遇到了巨大的挑战，目前，我国化工工业的技术水平明显落后，资源浪费严重，管理观念陈旧，这些制约着化工工业的发展。

国内的化工技术与国际上的化工和工艺技术等相比，差距还是比较大的，而我国作为一个农业大国，其工业水平远远落后于世界先进水平，而且由于技术不成熟，常常会出现一些安全问题，就像震惊全国造成大量人员伤亡的天津爆炸事件，就是由危险的化学因素引起的，因此，在化工生产过程中，必须对化工生产的各个环节进行严密的监控，防止出现化学事故。同时，由于我国在化工方面的高素质创新人才相对匮乏，使得我国化工研究在世界范围内的成就较低，在满足国内市场需求方面也存在一定的不足[5]。为了适应国内的市场，需要引进一些技术，而国外的化工行业，一般都是高价出售技术。没有自己的技术，就得向别人低头，这就造成了很多的资金流向国外，让国内化工企业的利润很难提升。同时，由于国内化学工程与工艺自动化的管理体制还不健全，造成化工行业发展速度较慢，管理不善等问题，这些也会引发一系列的安全事故。总之，我国化学工程与工艺自动化的发展仍有很大的发展空间，要想在现有的环境下实现技术质的飞跃，就一定要把握好发展机会并坚持下去。

3 化学工程与工艺中的自动化发展趋势

3.1 现代化

科技的发展已经为人类的现代化生活打下了坚实的基础，现代的生活要素也日益丰富，清洁机器人取代了人类的手工清扫，洗碗机的出现让我们的生活更加方便。在化学工程与工艺自动化发展的同时，也可以采用机器代替人工。但是目前相关的科技还处在起步阶段，技术还没有完全成熟，所以目前研制出来的机械的性能和寿命都有很大的不确定性，说不定什么时候就会有新的技术出现[6]。所以，要在激烈的市场竞争中保持优势，不被其他技术所取代，就必须顺应时代潮流，加速化工技术的现代化进程，提升化工技术的核心竞争力，从而促进化学工程与工艺自动化的发展。

3.2 网络化

随着时代的进步，网络产业的发展也出现了新的机遇。在“互联网+”理念的推动下，利用其自身的优势，可以在国内的各行业中实现协同发展。部分高校就以各种竞赛的形式回应了国家的号召。网络时代的到来，使人们的工作、生活方式发生了翻天覆地的变化，人们在信息时代得到了极大的便利[7]。随着化工行业的不断发展，和与网络技术的融合，化学工程与工艺自动化进入一个新的发展阶段。

在化学工程与工艺中使用DSC技术是以计算机技术为基础，通过智能控制系统，实现对化工过程的分散管理。同时，本系统具有很好的灵活性和科学性，能实现多重功能共同操作的目的。DSC技术能够实现对化工生产过程的实时记录和监测，实现对化工生产信息的快速传输和共享，还可以对生产过程中对各种关键数据进行校准和设置，如温度和压强等，从而提高生产的效率和质量，实现自动化和智能化。除此之外，该系统还具有报警功能，当化工生产发生比较危险的事故时，系统可以使用报警功能对企业进行即时预警，并会对事故情况进行自动化的紧急处理，加快事故的处理时间和效率，降低事故扩大的可能性，削弱事故造成的不良影响。通过对化工产品的市场状况进行监测，该系统也能够对化工产品的生产状况进行分析，并能对故障进行快速处理。

3.3 创新化

化工技术是我国的高新技术产业，肩负着推动国家发展和保障人民幸福生活的使命[8]。我国的化学工程与工艺技术还处在起步阶段，技术上还没有完全成熟，因此，这一技术大多是在中小型企业中使用，技术应用水平相对较低，与国外的技术水平还有很大的差距。当今世界大部分的产业都提倡绿色发展，节能技术得到了广泛的应用，这对化工企业的环境保护工作提出了新的要求。尽管目前的化学工程与工艺技术在实际应用中已有一定的成绩，但是与其发展目标仍有很大差距。如何将新技术、新工艺等引入到化学工程与工艺的自动化发展中，已成为当前化工行业研究的热点。科技创新是一项长期的工作，不是一朝一夕就能完成的，所以我们要克服目前的能源紧缺问题，积极寻求发展化学工程与工艺自动化的途径，既要重视节能，又要重视环保。

化学工程与工艺的分离工程是指将材料从无序状态向有序状态进行转化，重力、压力和温度等因素都会对其产生一定的影响，可能导致大量的资源浪费，这也是化学工程与工艺研究关注的重点问题。根据当前的技术发展情况，在分离工程中，最常用的方法是蒸馏技术，这是由于蒸馏技术的研究相对成熟，有很好的科学基础，但具体工艺还有待于进一步完善[9]。目前，蒸馏工艺中使用的蒸馏设备存在较多不足，因此必须逐步引入新的材料，从而提高企业的经济效益。此外，为提高蒸馏吸收效率，可以充分利用新型吸收剂，从而有效缩短蒸馏分离的时间。膜分离技术在分离领域也得到了越来越多的应用，它因其高效、节能等优点而逐渐得到各国学者的关注，其核心是吸附和分离，在污水的治理中起到了很好的作用。因此，在研究膜分离法时，要着重于新型吸附剂的研发，这样才能更好地防治在生产过程中产生的污染。

绿色化学工程与技术的研究和使用可以使有害原料的使用情况得到改善，从根本上控制化工生产导致的环境污染。在化工生产的过程中，使用绿色化工技术可以从生产的源头上对污染进行控制，选用高质量的生产材料，还可以实现对生产废物的回收再利用。另外，通过及时对技术附加值进行开发，也可以打开行业的未来发展前景，极大提升生产效率。例如，最近这几年超临界水氧化逐渐被业界关注，这种技术在环境的治理与保护工作中都有比较优秀的表现，但现今的化学工程与工艺在该方面的研究较少，仍处于初级阶段，因此我们可以基于环境保护这个目标对该技术进行针对性研究。

3.4 绿色化

近几年，随着世界经济的迅速发展，生态环境面临着严峻的挑战。为使生态环境得到有效的改善与优化，各国纷纷出台相关的政策和规章并制定科学、合理的法律法规，加强对化工产品的监管，制定针对化工生产的污染处理制度。对此，我们可以对化工企业的环保问题成立专项监察小组，对其进行监督、检查，及时处理生产问题，并针对可能发生的问题和事故进行应急处理方案和预警系统的设计，以减少环境污染事故的发生，保护生态环境和人民财产安全，从而达到绿色化工生产的发展目标[11]。

此外，由于化工行业的特殊性，在生产的过程中一旦发生故障或问题将会导致很大的影响，因此，做好化学工程与工艺在生产过程中的故障检测和诊断工作，才能保障生产质量和安全性，更好地发展相应的技术以实现价值。采用自动化技术进行控制，可以提高设备的故障诊断精度和实时性，同时也可以提高生产安全性。同时在化工领域，仪器的控制也不容忽视，以自动化为基础，对仪器进行计算机技术的处理，合理地规划电路和通信技术，可以提高仪器的检测速度和工作效率。在化学工程与工艺生产的过程中，我们可以采用自动化技术设计出应急停机系统，从而对各种设备的实际情况和运行参数进行实时监测，一旦发现异常，立即停机，以保证化工生产的安全和员工的生命财产安全。

4 结语

综上所述，在发展化工产业的过程中，必须主动融入自动化技术，以提高工作效率和工作质量。随着现代科技的不断发展，化学工程与工艺自动化的发展在方便人类生活的同时，也促进了相关产业的发展。目前，面临资源和能源匮乏的问题，要想实现社会经济的发展，就必须要节约资源、保护环境，这就需要化学工程与工艺的结合，实现自动化发展，达到可持续发展的战略目标。以最小化环境污染为目标，节约资源，大力研发新能源，坚持走科学与环境友好的发展道路，应该成为行业的发展共识和目标。